一种电磁力互动柱塞泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于流体机械技术领域，具体涉及一种电磁力互动柱塞栗。
【背景技术】
[0002]对于水栗、油栗及空气压缩机，通常由内燃发动机或电动机驱动。传统的方法是:首先通过内燃发动机或电动机将旋转机械动力经过中间环节如联轴器、皮带传动等进行机械动力参数变换，继而经过柱塞栗的曲柄连杆机构或斜盘滑靴机构等将旋转机械动力转换为柱塞的往复直线机械动力，最后通过柱塞将其往复直线机械动力转换输出为流体动力。这方面的专利与文献众多。
[0003]上述能量组合系统虽然可以将热能或电能转换输出为流体压力能，但是由于系统中曲柄连杆机构的连杆摆动引起活塞侧向力比较大，不仅造成了机械效率损失，活塞与缸壁、柱塞与缸壁之间的严重磨损及额外热负载，同时曲柄连杆机构受力强度大，各铰接点处的摩擦损耗严重，系统运转的不均匀度大。最为严重的是由于系统能量转换、传递路线长，经过多个中间传递环节，造成了转换传递效率低，能量浪费严重，系统复杂、笨重，生产成本与运行成本高、污染严重等问题。
[0004]自由活塞发动机、液压约束活塞发动机、缸间齿轮联动发动机、电磁栗等都能够克服前述系统的弊端，直接将燃料燃烧热能或电能转化为流体压力能，传递路线短、能量效率高，这方面的文献与专利也十分丰富。它们与本专利同属柱塞栗，其中，缸间齿轮联动液压发动机与本实用新型结构最为相近，都是两个柱塞，柱塞之间通过齿轮联动，但其动力腔是燃烧室，燃料燃烧产生的燃气压力推动活塞-柱塞组件移动将本缸燃料燃烧产生的热能转化为本缸的流体压力能并即时输出，具有传统发动机的供油系、冷却行、润滑系、进排气系、配气机构、曲柄连杆机构等，结构复杂;其联动齿轮的功用是将左缸做功冲程的部分能量传递到飞轮中储存，在其它冲程飞轮释放能量再通过联动齿轮传递到左缸，为左缸相应冲程提供能量。
[0005]电磁栗的动力腔是直线电机或电磁线圈，前者控制复杂，技术还不够成熟，用得较少，所以主要是后者。电磁线圈通电时变为具有N极、S极的电磁铁。通常在柱塞上设置一永磁体，令其极性与电磁线圈相反，则通电时电磁线圈推动柱塞远离，柱塞栗出流质;并设置一回位弹簧，断电时，弹簧推动柱塞回位并吸入流质。也有的不设置永磁体，这样的话电磁线圈通电时，磁化并吸引柱塞接近，柱塞栗出流质;并设置一回位弹簧，断电时，弹簧推动柱塞回位并吸入流质。上述电磁栗，前者既有永磁体又有弹簧，结构松散笨重，不便于安装维护，成本高；后者的栗体结构布置严重受限于电磁线圈的结构尺寸，同时也有回位弹簧，导致效率低、径向尺寸大。另外上述电磁栗单缸工作时，柱塞往复移动的惯性难以平衡，工作振动剧烈、噪声大、不稳定;多缸协同工作时，各缸柱塞的联动控制又较为复杂。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型目的在于克服上述各流体动力装置能量转换传递效率低、结构复杂笨重、工作不平稳等等突出弊端，寻求设计一种直接利用电磁能转换成流体压力能并输出的电磁栗。为了实现上述功能，本实用新型动力腔采用电磁线圈，通电时电磁线圈变为电磁铁，磁化软磁材料的柱塞并吸引柱塞向上移动，通过齿轮齿条机构带动另一柱塞向下移动，将本缸电磁能转化为另一缸的流体压力能输出。本实用新型不用弹簧、飞轮、永磁体等功能件，结构紧凑、成本低、维护方便，工作时两缸惯性力自然抵消，运转平稳。
[0007]为了实现上述实用新型目的，本实用新型的主体结构包括机体、电磁线圈、互动系统、配流系统;所述机体包括顶盖、栗体，上面为顶盖，下面为栗体，栗体下部与配流系统相接;机体内部空腔左右对称，分为机体上部空腔、机体中部空腔和机体下部空腔三部分;所述电磁线圈嵌装固定在机体上部空腔内。所述互动系统包括衔铁柱塞、互动齿轮、齿轮轴，所述衔铁柱塞分为左衔铁柱塞、右衔铁柱塞，装在导套和滑套内，为小间隙配合;所述导套分左导套、右导套，导套为套筒状，嵌装在机体上部空腔和机体中部空腔之间栗体的隔板上，对衔铁柱塞起导向作用；所述滑套分左滑套、右滑套，呈套筒状，嵌装在栗体下部腔壁上，分别与左衔铁柱塞、右衔铁柱塞以小间隙配合，对左衔铁柱塞、右衔铁柱塞起导向作用，同时对左栗腔、右栗腔有密封效果;所述互动齿轮在左衔铁柱塞、右衔铁柱塞之间，同时与左衔铁柱塞、右衔铁柱塞的齿条部分啮合，互动齿轮安装在齿轮轴上，所述齿轮轴固定在栗体上。
[0008]所述衔铁柱塞形状相同；衔铁柱塞上部和下部为柱状，衔铁柱塞上部、下部的直径可相同或不同，视具体情况而定;衔铁柱塞上部为软磁材料，如硅钢或铁;衔铁柱塞中部为齿条，齿条的长度稍大于衔铁柱塞的行程，衔铁柱塞的行程系指衔铁柱塞上、下止点间距。
[0009]所述互动齿轮的内孔与齿轮轴小间隙配合，所述齿轮轴的轴线与左衔铁柱塞、右衔铁柱塞轴线形成的平面垂直，与左衔铁柱塞、右衔铁柱塞轴线距离相等。
[0010]所述机体上部空腔由顶盖下表面、栗体上部内表面围成，形状与电磁线圈外形对映，可为块状、柱状等，内部嵌装电磁线圈。机体上部空腔左右两部分的轴线方向与相应电磁线圈、导套、衔铁柱塞、滑套的轴线方向一致。所述顶盖为盘状法兰，通过螺栓、弹簧垫圈与栗体相连;顶盖下表面固定有缓冲垫，固定方式可采用粘接或螺钉连接。所述缓冲垫分为左缓冲垫、右缓冲垫，缓冲垫形状可为圆形、方形等，表面积大小与衔铁柱塞上端面相近;缓冲垫材料可选用橡胶、软金属等;缓冲垫下表面正对衔铁柱塞，衔铁柱塞移动到上止点时与其接触，起减缓冲击作用。
[0011 ]所述机体中部空腔由栗体中部的内表面围成，主要用来容纳互动系统和润滑油。
[0012]所述机体下部空腔为栗体下部的内表面围成的柱状空腔，分为左右形状相同的两部分，左衔铁柱塞下面的空间为左栗腔，右衔铁柱塞下面的空间为右栗腔。
[0013]所述电磁线圈分为左电磁线圈、右电磁线圈，各电磁线圈通电时产生磁场，象磁铁一样吸引本线圈下面的衔铁柱塞向电磁线圈的几何形心移动;断电时电磁力消失。电磁线圈由多匝导线缠绕在铁芯上做成，整体外形可为块状、柱状等，嵌装固定在机体的上部空腔内，其轴线与对应衔铁柱塞轴线重合。电磁线圈的电压信号可以是正弦信号、方波信号等。
[0014]所述配流系统包括出流质单向阀、进流质单向阀、进流质总管、出流质总管及一些连接管路。所述进流质单向阀包括左进流质单向阀、右进流质单向阀，左进流质单向阀一端与左栗腔通过管路联通、一端与进流质总管通过管路联通，右进流质单向阀一端与右栗腔通过管路联通、一端与进流质总管通过管路联通;所述出流质单向阀包括左出流质单向阀、右出流质单向阀，左出流质单向阀一端与左栗腔通过管路联通、一端与出流质总管通过管路联通，右出流质单向阀一端与右栗腔通过管路联通、一端与出流质总管通过管路联通;进流质总管内为低压流质，出流质总管内为高压流质。
[0015]本实用新型工作时，交替给左电磁线圈、右电磁线圈通电、断电，电信号可以为正弦信号、方波信号等，两者相位相差180度左右。左电磁线圈通电、右电磁线圈断电时，左电磁线圈产生磁场，给左衔铁柱塞一个向上的电磁力，左衔铁柱塞沿着左导套、左滑套向上滑移，左衔铁柱塞中间的齿条部分带动互动齿轮绕齿轮轴顺时针方向转动，并通过右衔铁柱塞中间的齿条部分带动右衔铁柱塞沿着右导套、右滑套向下滑移。此时左进流质单向阀打开、左出流质单向阀关闭、右进流质单向阀关闭、右出流质单向阀打开，低压流质通过进流质总管、左进流质单向阀进入左栗腔，高压流质从右栗腔经右出流质单向阀、出流质总管栗出